TN-04型捷联式挠性陀螺的设计与试验

本文讨论了TN-04捷联式挠性陀螺的设计思路、结构设计和伺服回路设计特点、元件设计参数的选择、静态试验、动态试验和陀螺性能参数等,最后给出了陀螺的使用环境条件。     

全数字IMU方案研究

分析了现有IMU内部模拟电路的不足，提出全数字IMU方案和结构框图，其内容包括高精度模数转换电路、高速数学运算平台、陀螺数字伺服电路、高精度数字温控电路和以数字滤波数据融合为核心的计算方法。论证了陀螺回路数字控制方案、陀螺模糊温度控制方案，确定出陀螺回路A／D采样频率应大于3000Hz，高精度A／D转换器采样频率应大于500Hz，且位数不应低于18bit。最后，展示了已经研制成功的3项试验结果：24bit A／D与陀螺和加速度计联机实测结果、CPU和24bit A／D间接口通讯逻辑接口和基于模糊控制的陀螺温控系统。     

三轴台陀螺伺服状态的实现

本文阐述了陀螺伺服状态中陀螺作为敏感元件给系统带来的新问题,即带进了陀螺的时间常数及其他问题,以及对于动力调谐陀螺这些问题的处理.为保护陀螺,在大偏差时加入测速机进行阻尼,当小偏差时死区电路自动切断测速机回路以确保伺服精度.文中还介绍了其他提高伺服精度的措施,如增大带宽及抑制干扰等,并对伺服数据进行了分析,说明陀螺伺服状态设计是正确的,实践上是可行的.     

近似非线性滤波在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

本文提出了一种基于近似非线性滤波技术的陀螺漂移误差模型辨识方法。它由三步组成:①由所获得的伺服台测试数据分离出漂移速度;②决定陀螺漂移误差模型的显著性系数,并用漂移速度曲线拟合求得这些参数的粗估计;③直接由所得测试数据求上述系数的精估计。这些方法已经成功地用于处理静电陀螺在双轴伺服台上的测试数据。文中提供了处理结果。这些结果表明,应用这些方法建立陀螺漂移误差模型是非常好的,建模残差均方根值小于1×10~(-3)度。     

静电陀螺测试转台电气部分方案设计

叙述了静电陀螺三环测试转台电气部分的方案设计要点。该电气部分包括静电陀螺启动与控制系统，转台控制系统，计算机三大部分，测角分系统采用粗精耦合式角位置传感器。双轴伺服分系统采用带有纯积分环节的一阶无差控制系统，三轴位置控制分系统采用一阶无差数字控制的方案，从而确保转台满足精度指标。     

陀螺的随机漂移与测试方法的研究

本文利用试验数据对陀螺的随机漂移进行了分析,指出陀螺的随机漂移实际上有两种:陀螺噪声和漂移测试数据隔日相减所得的随机漂移。本文指出,用力反馈法测得的随机漂移主要是陀螺噪声,而伺服法测得的才是正规定义下的随机漂移。本中还简要分析了伺服数据处理中的动平均时间的选择。     

陀螺输出中的1N交流成分对平台航向效应的影响

针对采用动力调谐陀螺（DTG）稳定平台的某型号系统，分析了陀螺仪输出信号中的1N交流成分（与转子转速同频的交流成分）对平台航向效应的影响。给出了系统中各坐标系之间的关系图和系统水平回路的简化框图。分析了台体在1N交流信号作用下的响应，给出了该交流信号引起的陀螺附加漂移公式，其中包含常值漂移和HSD（heading sensitive drift，航向漂移）两部分，从而说明了此交流成分可以引起平台的航向效应。结合实际参数进行了计算，结果表明陀螺附加漂移中的常值项可达0．092（°）／h，HSD分量可达0．055（°）／h。根据推导过程及陀螺漂移公式给出了相应的解决措施。在回路中使用针对陀螺自转频率的陷波器以及适当调整伺服回路的参数等可有效减小陀螺附加漂移，特别是HSD分量。     

静电陀螺伺服测漂数据处理方法研究

静电陀螺仪通常用于空间稳定系统中,因此用伺服法进行漂移测试和建模具有现实意义。本文讨论了一种静电陀螺伺服测漂数据处理的方法,对三次伺服测漂试验数据进行了分析和处理。考虑到伺服测漂中失调角甚小,采用简化常值漂移模型,参数估计采用离散卡尔曼滤波以提高精度,并用时间序列分析法建立随机漂移模型。拟合结果表明,上述方法对建立和辨识高精度静电陀螺漂移模型具有较高精度。     

基于多芯光纤复用技术的光纤陀螺方案

针对目前高精度光纤陀螺小型化的需求，于国内首次提出基于多芯光纤的纤陀螺光纤环复用光纤陀螺方案。通过特殊的耦合方式，使光在多芯光纤中的往返传输，可增加光纤环的有效长度，从而在不增加光纤环尺寸的情况下提高光纤陀螺的测量精度。首先设计了光路方案，对光耦合方式及偏振噪声抑制进行了分析。然后，以六芯光纤为例，提出了一种用于0.001°/h级别光纤陀螺的实用光路方案，经理论推导可知，相同尺寸下，基于多芯光纤复用的陀螺较普通光纤陀螺，理论精度可提升6倍，所以光纤陀螺中使用多芯光纤环可以实现高精度光纤陀螺的小型化。     

静电陀螺数字式小角度读出系统研究

本探讨了一种用于静电陀螺的小角度光电信号读出的全数字方案，通过对比、分析和讨论，说明数字化静电陀螺小角度读出方案的优越性，并提出了针对静电陀螺光电读出系统随机误差的修正算法。     

三轴转台陀螺伺服系统的模型分析与解耦设计

本文对三轴陀螺伺服转台模型进行了较为详细的分析,并进行了适当的简化,在此基础 上对系统进行了解耦设计。     

三轴陀螺漂移测试转台台体动力学建模及控制系统设计

带宽的保证是三轴陀螺漂移测试转台（以下简称三轴转台）伺服系统设计的主要困难，从使用的角度出发，要求转台伺服系统有较大的带宽，以使三轴转台有较快的响应速度，对干扰有较强的抑制能力，提高三轴转台的跟踪精度，但一些客观因素使带宽指标受到限制，其中机械台体的谐振对带宽的影响是决定性的。本所讨论的三轴转台动力学模型，是三轴转台控制系统设计的依据。     

液浮陀螺仪浮子组合件动力学分析

基于振动理论建立了液浮陀螺仪浮子组合件的动力学分析模型,用有限元模态分析方法计算了组合件结构的前五阶模态,从机械谐振的角度,将结构的第一阶振型作为浮子伺服系统未建模动特性进行分析,为力反馈伺服系统设计和结构优化提供了重要依据。     

空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统设计

针对空间三轴机抖激光陀螺设计了交流稳频控制系统,分析了系统原理,进行了Simulink仿真建模和试验研究。在系统原理中分析了控制过程,推导了系统函数,通过Simulink交流稳频系统仿真建模摸索了空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统中PID参数对系统响应的影响,并得到了优化参数(K_P=0.048,K_I=0.0021,K_D=0.0037),为硬件调试提供了参考。将交流稳频控制系统应用于国产某型空间三轴机抖激光陀螺进行试验,试验结果显示通过PID参数调节后的交流稳频陀螺PZT码值变化平稳,陀螺静态脉冲输出稳定,与原直流稳频控制方法相比将空间三轴机抖激光陀螺的精度提高了20%。     

捷联系统陀螺静态漂移参数标定

本文研究了捷联惯性组件中螺静态漂移参数的标定问题,首先对陀 螺静态漂移误差进行了捷模,并在此基础上研究了陀螺的标度因数、安装误差系数及静态漂移系数的标定方法,文中给出了具体的实验方法和数据处理方法。理论分析表明本文所述方法能够有效地分离出捷联陀螺各项静态漂移参数。     

控制力矩陀螺框架伺服系统的超低速测速方法

在超低转速下,有限的转速测量分辨率是影响控制力矩陀螺框架伺服系统控制性能的一个重要因素.在分析转速分辨率对超低速控制性能影响的基础上,提出了一种基于多周期后向差分的转速计算方法,可提高测速分辨率并保证测速带宽.针对后向差分带来的相位延迟会限制测速分辨率进一步提高的问题,在选取合适的差分周期基础上,采用Kalman预估器对框架转速进行预估,进一步提高了框架转速的测速分辨率及测速带宽.通过仿真表明,所提出的测速方法将转速分辨率提高了两个数量级,解决了框架伺服系统在超低转速下由于有限的转速测量分辨率造成的爬行现象.     

陀螺仪漂移测试小角度伺服法实验方案的改进

为了提高陀螺仪的使用精度,研究了陀螺仪漂移测试的伺服法实验技术.依托973项目,在国内首次完成了高精度单自由度静压液浮陀螺仪的伺服法实验.找到了影响小角度伺服法实验测试精度的主要误差源,即小角度伺服法实验的方法误差,通过对该误差的分析,提出了改进的小角度伺服实验方案.建立了小角度伺服法实验方法误差的仿真模型,用改进方案和原始方案分别进行了仿真和实验,结果表明改进方案同原始方案相比,陀螺仪漂移误差模型中的三项系数辨识精度均有提高.     

振动条件下平台角振动对惯导系统误差的影响研究

本文介绍了平台式惯导系统在振动条件下陀螺漂移和加速度误差的变化规律 ,系统分析了平台角振动对惯导系统振动性能的影响。首次提出了振动条件下惯性平台角振动是导致加速度误差和陀螺漂移变化的重要因素。通过稳定回路动态仿真和角振动测试验证了平台角运动与稳定回路动态刚度有十分密切的关系 ,提出了减小平台角振动的改进方案。通过惯导系统振动试验证明了理论分析的正确性和改进措施的有效性     

液浮速率积分陀螺温控模型分析和参数设计

本文建立了较完整的液浮速率积分陀螺温控系统模型，并对温控系统的电磁兼容设计、可靠性设计、温度传感器的配置方法、动静态特性设计、以及陀螺电机、环境热传递条件等影响温控性能的工程问题作了具体论述。文中例举了在不同环境条件下达到高稳定精度要求的陀螺温控系统的设计方法。     

速率偏频技术提高激光陀螺精度的理论研究

以分析激光陀螺主要误差源出发点,从理论上研究了速率偏频技术的作用,指出它可有效地降低激光陀螺锁区引入的随机游走误差,部分地补偿激光陀螺谐振腔中的光束位移引起的不可控激光陀螺的零偏误差,并可解决拦动激光陀螺在系统使用中的锥形误差（Coning Error)和划桨误差（Sculling Error)。利用激光陀螺的拍频方程和拦动偏频激光陀螺的拍频近似解,得出了速率偏频激光陀螺随机游走误差与速率偏频系统参数的表达式,并指出了速率偏频技术的特点及速率偏频技术要解决的主要技术问题。